UnityShader高階篇——運動模糊(使用速度對映圖實現)
阿新 • • 發佈:2019-02-11
原理:
畫素的當前幀的NDC座標(x,y值由uv對映而來,z值由深度值對映而來)——(使用_CurrentViewProjectionInverseMartix變換,併除以w分量)—— 畫素的世界座標 ——(使用_PreviousViewProjectionMatrix變換,併除以w分量)—— 畫素的前一幀的NDC座標 —— (當前幀NDC-前一幀NDC)—— 速度
1.此程式碼掛在攝像機上,使攝像機運動起來
using UnityEngine; using System.Collections; public class Translating : MonoBehaviour { public float speed = 10.0f; public Vector3 startPoint = Vector3.zero; public Vector3 endPoint = Vector3.zero; public Vector3 lookAt = Vector3.zero; public bool pingpong = true; private Vector3 curEndPoint = Vector3.zero; // Use this for initialization void Start () { transform.position = startPoint; curEndPoint = endPoint; } // Update is called once per frame void Update () { transform.position = Vector3.Slerp(transform.position, curEndPoint, Time.deltaTime * speed); transform.LookAt(lookAt); if (pingpong) { if (Vector3.Distance(transform.position, curEndPoint) < 0.001f) { curEndPoint = Vector3.Distance(curEndPoint, endPoint) < Vector3.Distance(curEndPoint, startPoint) ? startPoint : endPoint; } } } }
2.此程式碼掛在攝像機上
using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEngine; public class MotionBlurWithDepthTexture : PostEffectsBase { public Shader MotionBlurShader; private Material _motionBlurMaterial = null; public Material Material { get { _motionBlurMaterial = CheckShaderAndCreateMaterial(MotionBlurShader, _motionBlurMaterial); return _motionBlurMaterial; } } //定義運動模糊時模糊影象使用的大小 [Range(0.0f, 1.0f)] public float BlurSize = 0.5f; //定義一個Camera變數,獲取該指令碼所在的攝像機組建,得到攝像機的視角和投影矩陣 private Camera _myCamera; public Camera Camera { get { if (_myCamera == null) { _myCamera = GetComponent<Camera>(); } return _myCamera; } } //定義一個變數儲存 上一幀攝像機的視角 * 投影矩陣 private Matrix4x4 _previousViewProjectionMatrix; //在OnEnable中設定攝像機的狀態,以獲得深度紋理 void OnEnable() { Camera.depthTextureMode = DepthTextureMode.Depth; } void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest) { if (Material != null) { //將模糊大小傳給Shader Material.SetFloat("_BlurSize", BlurSize); //使用 視角 * 投影矩陣 對NDC(歸一化的裝置座標)下的頂點座標進行變換,得到該畫素在世界空間下的位置 //計算前一幀與當前幀的位置差,生成該畫素的速度 //將 前一幀視角 * 投影矩陣 傳給Shader Material.SetMatrix("_PreviousViewProjectionMatrix", _previousViewProjectionMatrix); //計算 當前幀視角 * 投影矩陣 //Camera.projectionMatrix獲得當前攝像機投影矩陣 //Camera.worldToCameraMatrix獲得當前攝像機視角矩陣 Matrix4x4 currentViewProjectionMartix = Camera.projectionMatrix * Camera.worldToCameraMatrix; //計算 當前幀視角 * 投影矩陣 的逆矩陣 Matrix4x4 currentViewProjectionInverseMartix = currentViewProjectionMartix.inverse; //將當前幀視角 * 投影矩陣 的逆矩陣 傳遞給Shader Material.SetMatrix("_CurrentViewProjectionInverseMartix", currentViewProjectionInverseMartix); //將 當前幀視角 * 投影矩陣 儲存為 前一幀視角 * 投影矩陣 _previousViewProjectionMatrix = currentViewProjectionMartix; Graphics.Blit(src, dest, Material); } else { Graphics.Blit(src, dest); } } }
3.此Shader賦值給程式碼2
Shader "Unity Shaders Book/Chapter 13/MotionBlurWithDepthTexture" { Properties { _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} //模糊影象時使用的引數 _BlurSize ("Blur Size", Float) = 1.0 //這裡並沒有宣告_PreviousViewProjectionMatrix和_CurrentViewProjectionInverseMartix //是因為Unity並沒有提供矩陣型別的屬性,但仍然可以在CG程式碼塊中定義這些矩陣,並從指令碼中設定它們 } SubShader { CGINCLUDE #include "UnityCG.cginc" sampler2D _MainTex; //使用_MainTex_TexelSize變數來對深度紋理的取樣座標進行平臺化差異處理 half4 _MainTex_TexelSize; //Unity傳遞來的深度紋理 sampler2D _CameraDepthTexture; //宣告_PreviousViewProjectionMatrix和_CurrentViewProjectionInverseMartix float4x4 _PreviousViewProjectionMatrix; float4x4 _CurrentViewProjectionInverseMartix; half _BlurSize; //定義頂點著色器 struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; half2 uv : TEXCOORD0; //添加了用於深度紋理取樣的紋理座標變數 half2 uv_depth : TEXCOORD1; }; v2f vert(appdata_img v) { v2f o; o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.uv = v.texcoord; o.uv_depth = v.texcoord; //平臺差異化處理 #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP if (_MainTex_TexelSize.y < 0) { o.uv_depth.y = 1 - o.uv_depth.y; } #endif return o; } //定義片元著色器 fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{ //使用巨集和紋理座標對深度紋理進行取樣,得到深度值 float d = SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture, i.uv_depth); //構建當前畫素的NDC座標,xy座標由畫素的紋理座標對映而來,z座標由深度值d對映而來 float4 H = float4(i.uv.x * 2 - 1, i.uv.y * 2 - 1, d * 2 - 1, 1); //使用 當前幀的視角 * 投影矩陣 的逆矩陣 對H進行變換 float4 D = mul(_CurrentViewProjectionInverseMartix, H); //把結果除以它的w分量,得到該畫素世界空間下的座標 float4 worldPos = D / D.w; //畫素當前幀NDC座標 float4 currentPos = H; //使用 前一幀視角 * 投影矩陣 變換世界空間的的座標worldPos,併除以它的w分量,得到前一幀的NDC座標 float4 previousPos = mul(_PreviousViewProjectionMatrix, worldPos); previousPos /= previousPos.w; //計算當前幀與前一幀在螢幕空間下的位置差,得到該畫素的速度 float2 velocity = (currentPos.xy - previousPos.xy) / 2.0f; //使用速度值對鄰域畫素進行取樣,相加後取平均值得到一個模糊效果,使用_BlurSize控制取樣距離 float2 uv = i.uv; float4 c = tex2D(_MainTex, uv); uv += velocity * _BlurSize; for (int it = 1; it < 3; it++, uv += velocity * _BlurSize) { float4 currentColor = tex2D(_MainTex, uv); c += currentColor; } c /= 3; return fixed4(c.rgb, 1.0); } ENDCG Pass { ZTest Always Cull Off ZWrite Off CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag ENDCG } } Fallback Off }